Das Motorgeräusch der Fotosynthese

Wiener Forscher fanden heraus, dass Unterwasserpflanzen Knattergeräusche abgeben, wenn sie Fotosynthese betreiben. So kann man messen, wie sich Umwelteinflüsse auf die Aktivität der Wasserflora auswirken.

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Unterwasserpflanzen – (c) imago/Westend61 (imago stock&people)

Schon vor 40 Jahren hat Helmut Kratochvil Geräusche gehört, die er nun in den vergangenen drei Jahren systematisch auswerten konnte. Der Wiener Zoologe nahm damals in einem Teich bei Wiener Neustadt Lautäußerungen von Unterwassertieren wie Fischen und kleinen Insekten auf. „Aber auf den Tonbändern war ein Krawall wie in einem Fußballstadion“, sagt Kratochvil. „Das klang ähnlich, wie wenn man ein Schnitzel in Öl brutzelt.“ Dieses Knattern und Rauschen waren keine Geräusche der Tiere, sondern der Pflanzen.

Das sensible Unterwassermikrofon hatte jedes Bläschen aufgezeichnet, das Wasserpflanzen aus den Stängeln und Blättern abgeben, wenn sie Fotosynthese betreiben. Jeder Aquarienbesitzer kennt die Serie von Luftbläschen, die Unterwasserpflanzen produzieren.

Dass der Austritt der Blase aus der Pflanze zu einem charakteristischen Geräusch führt, ist aber bisher nicht erforscht worden. Man könnte es als das Motorgeräusch der Fotosynthese beschreiben: Denn das Knattern zeigt an, ob und wie stark die Umsetzung von CO2 zu Sauerstoff in der Pflanze gerade läuft.

Gemeinsam mit Michael Pollirer hat Kratochvil diese Entdeckung zu einer modernen Methode verfeinert, mit der man Änderungen in der Fotosynthese-Aktivität von Wasserpflanzen messen kann. „Bisher wurde mit der Stoppuhr händisch gezählt, wie viele Blasen abgegeben werden“, sagt Kratochvil.

 

Unterwassermikrofone

Bei seinen Experimenten in diversen Klimakammern und im Schalltot-Raum der Uni Wien wurden Unterwassermikrofone neben Wasserpflanzen positioniert und die Aufzeichnungen systematisch ausgewertet. Wie ändert sich die Blasenserie, wenn Licht angeschaltet oder abgeschaltet wird? Ändert sich die Blasenabgabe mit steigender oder sinkender Wassertemperatur?

„Wir können die Abstände zwischen den Blasen auf unter einer Millisekunde genau messen. Da das Frequenzspektrum jeder Blasenserie ganz individuell ist, können wir auch oft Blasengeräusche von verschiedenen Pflanzen bzw. Pflanzenteilen unterscheiden“, so Kratochvil. Schaltet man das Licht im Labor an, startet die Wasserpflanze kurz darauf mit dem Motorgeräusch der Blasenabgabe. Dreht man es wieder ab, endet die Fotosynthese und damit auch das Knattern unter Wasser.

Als Versuchspflanze diente im Labor ein Kraut, das Badenden in heimischen Gewässern eher auf die Nerven geht: Der Wildwuchs der eingeschleppten Kanadischen Wasserpest Elodea canadensiswird unter anderem an der Alten Donau oder voriges Jahr etwa bei den Viehofner Seen in St. Pölten zum Problem und mit Mähgeräten entfernt. Die Pflanzen bilden unter Wasser bis zu drei Meter lange Sprossen mit dunkelgrünen zungenförmigen Blättern aus. „Zum Vergleich, ob es mit anderen Arten auch klappt, haben wir an Wasserkelchen, Wasserschrauben und anderen Aquarienpflanzen gemessen“, erzählt Kratochvil. Eine Übersicht, ob man anhand der Blasengeräusche die Pflanzenart bestimmen könnte, wurde aber noch nicht erstellt.

 

Automatische Auswertung

Geplant ist nun, mit dem Institut für Schallforschung der Akademie der Wissenschaften ein Computerprogramm zu entwickeln, das die Auswertung der Pflanzengeräusche automatisch in Diagramme verwandelt. „Wir können zwar nicht erkennen, wie viel Sauerstoff eine Pflanze gerade produziert, weil wir die Blasengröße nicht kennen. Aber man kann jede Reaktion auf äußere Einflüsse extrem genau messen“, sagt Kratochvil.

So wäre diese Methode geeignet, um in Labors und natürlichen Gewässern zu kontrollieren, wie die Fotosynthese der Pflanzen sich ändert, wenn etwa Verunreinigungen, Düngemittel oder Pestizide eingeleitet werden.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 25.03.2017)

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